CN116326254A - 励磁器元件 - Google Patents

励磁器元件 Download PDF

Info

Publication number
CN116326254A
CN116326254A CN202180066583.6A CN202180066583A CN116326254A CN 116326254 A CN116326254 A CN 116326254A CN 202180066583 A CN202180066583 A CN 202180066583A CN 116326254 A CN116326254 A CN 116326254A
Authority
CN
China
Prior art keywords
face
exciter
coupling plate
contact
element according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202180066583.6A
Other languages
English (en)
Inventor
M·伊万兹克
M·蒙德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Spektra Schwingungstechnik und Akustik Dresden GmbH
Original Assignee
Spektra Schwingungstechnik und Akustik Dresden GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Spektra Schwingungstechnik und Akustik Dresden GmbH filed Critical Spektra Schwingungstechnik und Akustik Dresden GmbH
Publication of CN116326254A publication Critical patent/CN116326254A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/88Mounts; Supports; Enclosures; Casings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • B06B1/0629Square array
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/852Composite materials, e.g. having 1-3 or 2-2 type connectivity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于产生或测量机械运动的励磁器元件,其具有励磁器和用于被测对象(DUT)的容器,并且具有用于传输励磁或测量数据的电接口,以及用于制造这种励磁器元件的方法,其目的是在机械运动超过100kHz至几兆赫兹的情况下进行可靠的测量或产生,并允许DUT的“平面外”和“平面内”运动或旋转。解决方法是,将本身已知的板状的压电复合材料用作励磁器,所述压电复合材料具有横向于板厚度方向的第一面、与第一面间隔开板厚度并与第一面平行的第二面,以及在第一面和第二面之间延伸的杆状的压电元件。

Description

励磁器元件
技术领域
本发明涉及一种用于产生机械运动的励磁器元件,其具有励磁器和用于待测试对象的保持器,并且具有用于传输励磁或测量数据的电接口。
本发明还涉及用于制造这种励磁器元件的方法。
背景技术
为了对传感器(尤其是振动传感器)进行功能测试、表征或校准,已知通过振动励磁器以受控的、确定的方式将它们设置为振动。随后测量作为测试对象或被测设备(DUT)的传感器的响应,并由此获得关于功能能力的信息或导出用于校准传感器的值。
将校准定义为DUT的测量变量的比较测量,其中DUT的测量变量与国家标准相关。确定并记录DUT的测量变量与测量变量的正确值之间的偏差。
功能测试应理解为在产品的不同阶段(开发、验证、服务)进行的测量,以分析DUT相对于其超出校准范围的测量变量的行为。
表征定义了这样的测量,其中不仅DUT与其测量变量一起被励磁,而且DUT对其生命周期期间可能发生的干扰的反应行为也被系统地研究。
对于传感器的校准,已知申请人的名称为SE-09的振动励磁器,其能够产生用于在高达20kHz的频率范围内进行校准的干净的平移振动。此处的振动励磁通过纯电动式振动励磁器进行,所述纯电动式振动励磁器通过设置在壳体中的电动式系统进行励磁。基板构成振动系统的配重。DUT固定至振动励磁器。此处的缺点是振动频率的上限为20kHz。振动励磁器可在高达50kHz下用于DUT的功能测试和表征。
已知由申请人自己提供的名为SE-16的振动励磁器。此振动励磁器如图0.1所示。此处,振动励磁器通过纯电动式振动励磁器0.1来实现,所述纯电动式振动励磁器通过设置在壳体0.2中的电动式系统进行励磁。基板0.3构成振动系统的配重。DUT固定至振动励磁器0.1。此处的缺点是,由于所涉及的原理,振动频率的上限为100kHz。此外,使用此振动励磁器不能产生干净的平移振动。
还已知的是申请人的振动控制系统,其名称为VCS 401-Piezo,其中包含基于压电的振动励磁器,如图0.2所示。其中使用了如图1所示的压电振荡器1。压电振荡器1布置在耦合构件0.4和配重0.5之间。振荡器0.4设置有用于保持测试对象0.6(传感器)的DUT保持器。DUT保持器包含在耦合构件中,并且由两个M6内螺纹组成。
DUT保持器包含在耦合构件中,并且由两个M6内螺纹组成。然而,这只是设计的一个变体。因此,压电振荡器由压电驱动器和两个振动质量组成,从而形成自由双质量振荡器。其中一个质量块仅具有配重(0.5)的功能,而另一个质量块(0.4)具有耦合构件的功能,DUT可以紧固至所述耦合构件。
此压电振荡器1以及市场上可买到的压电振荡器(例如PIEZOSYSTEMS JENA公司的压电振荡器(100kHz,5μm,1000N),参见https://www.piezosystem.com/products/piezocomposite/products/shaker/)是由一叠单独的压电振动板1a组成,所述压电振动板1a具有正方形、矩形或圆形(如图所示)的基底面积和厚度d。利用这种压电振动板1a的堆叠,可以实现良好的平移运动,并且很少出现平面内模式。然而,即使使用这种振荡器,也无法产生100kHz以上的振动频率,数据手册中给出的上限为40kHz。虽然在这里,40kHz以上的振动仍然可以产生,但它不再是纯粹的平移,因此不再是完全可控的。
随着传感器或致动器在众多应用领域中的使用越来越多(这是由微型化的设计所带来的),特别是在具有所谓MEMS(微机电系统=MEMS)的微系统中,现在有必要对MEMS传感器进行测试、表征和/或校准。然而,MEMS致动器,即主动产生运动的部件,也必须要进行测试、表征和校准。
已知的激振器首先具有的缺点是,即使尽可能利用物理极限,频率范围也是有限的,因此在更高的频率下(例如在100kHz到3MHz下)对MEMS进行测量是不可能的。此外,DUT3的运动只可能在平面外方向5上进行。如图中箭头x、y和z所示,在平面内方向10上的移动,即运动轴线11位于水平x-y方向上的移动以及围绕该运动轴线的旋转移动是不可能的。为了清楚识别的目的,术语“平面外”用于z方向,而“平面内”用于x-y方向。坐标轴在附图中标出。
标称频率为2MHz或更高的压电板在市场上可以买到。这种压电振荡器例如由PICeramic GmbH,10Lindenstraβe,07589Lederhose提供。此处的问题是在整个频率范围内出现平面内模式,这会产生不可控的平面外运动。
如图1所示,单个压电振动板1a的缺点在于,在纵向励磁dz的情况下,还会观察到明显的横向励磁dxy,这导致板的不可控运动。如已经描述的,利用压电振动板1a的堆叠可以实现良好的平移运动,并且很少出现平面内模式。然而,即使有这样的振荡器,也不可能产生高于几千赫兹到几兆赫兹的振动频率。只有在选定的频率范围内,才可能在“平面外”方向5进行均匀平移,并且如上所述,“平面内”运动会发生,但是不能以可控制的方式激发,因为它们仅作为平面外运动的副作用或耦合效应而发生。固定在压电振荡器上的DUT的旋转,或者DUT的旋转,是完全不可能的。
如图3至图5所示,形式为压电复合材料12的声学信号发生器是声学界,特别是声学测量技术中的已知成果。压电复合材料也是板,如关于图1所解释的,但是它被分成多个n个压电元件13。压电元件13通过矩阵14连接在一起。与标准压电板相比,压电振荡器1中可以看到优势在于,其表现出明显更小的横向励磁dxy。然而,在测量或校准组件2中使用声学声源作为压电振荡器1是未知的。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于产生或测量机械运动的励磁器元件,其具有励磁器和用于待测试对象的保持器,并且具有用于传输励磁或测量数据的电接口,所述励磁器元件在机械运动高于1kHz,特别是高于40kHz,优选地高于100kHz直到几十兆赫兹的数量级的情况下可靠地工作,并且允许DUT的“平面外”运动和旋转。
此目的在组件中实现,因为使用压电复合材料形式的压电振动板或压电振荡器作为励磁器,所述压电复合材料具有横向于板厚度的方向的第一面、与第一面间隔开板厚度并平行于第一面的第二面,并且具有在第一和第二面之间延伸的杆状的压电元件。励磁器在其第一面上设置有第一接触表面,在其第二面上设置有第二接触表面,其中接触表面是可激活的。励磁器配置为将待测试对象保持在其第二面上。
有了这种组件,原则上第一次有可能在1kHz以上,特别是40kHz以上,优选100kHz以上直至几十兆赫兹的数量级的频率范围内可靠地产生机械运动。
在本发明的一个实施例中,使用本身已知的板状的压电复合材料作为励磁器,所述板状的压电复合材料具有横向于板厚度的方向的第一面、与第一面间隔开板厚度并且平行于第一面的第二面,并且具有在第一面和第二面之间延伸的杆状的压电元件,并且将励磁器细分为压电元件段,这些压电元件段配置为可单独励磁。
除了表现出明显更小的横向励磁dxy之外,特别地,还可以以定制的方式配置隔板。
为了励磁各个隔板,为了有目的地控制各个隔板,为了抑制板模式和/或为了通过隔板之间的相移来励磁旋转,规定励磁器在其第一面上设置有第一分段接触表面,在其第二面上设置有第二分段接触表面,其中接触表面是分段可激活的,并且通过介面彼此分开。励磁器配置为将待测试对象保持在其第二面上。
为了制造隔板,规定将两个接触表面分割成条形,其中每个接触条具有相同的宽度。
如果要生产条形的隔板,两个接触表面的接触条可以在水平方向上,即在x或y方向上具有相同的定向。
然而,也有可能产生绝缘的隔板,因为第一接触表面上的接触条具有在第一水平方向上的取向(即x方向),并且在第二接触表面上的方向位于与第一水平方向正交的第二方向(即y方向)。从垂直z方向上的投影看,第一和第二接触表面的接触条的切割表面在此构成绝缘的隔板。
优选地,关于励磁器能够将待测试对象保持在其第二面上的配置,励磁器在第二接触表面上方设置有分段的耦合板。耦合板的分段用于复制励磁器的隔板,即,分段优选地选择为,使得在垂直z方向上的投影中看到的第一和第二接触表面的接触条的切割表面形成隔板,其对应于分段,使得在每种情况下都可以传递分段的运动或隔板的运动。
在励磁器元件的一个实施例中,规定将耦合板分段为条形的第一耦合板段,使得其宽度和方向对应于第二接触表面的接触条,并且第一耦合板段在y方向上定向并且在垂直z方向上位于第二接触表面的接触条的上方。这样就产生了条形的隔板。这些隔板可以通过向Z投影中彼此相对的接触条施加电压来单独励磁。因此,各个隔板在Z方向上的所有平移运动都可以彼此独立地进行。因此,可以产生励磁器元件作为整体的平移,以及波状运动等。然而,通过激活相邻的隔板或相邻的隔板组,相移180°,也可能首次产生DUT围绕位于x-y方向平面中的旋转轴的旋转。
在根据本发明的励磁器元件的另一个实施例中,可以规定,将耦合板另外分割成沿x方向延伸的条,以形成正方形的第二耦合板段,而当第一和第二接触表面的接触条彼此正交定向时,并从垂直z方向看,正方形的第二耦合板段在垂直z方向上位于第一和第二接触表面的接触条的切割表面的上方。这样就实现了绝缘的分隔。在投影中相交的接触条可以单独接触。在施加电压时,位于相应的接触条的切割区域中的压电元件被励磁。然而,如上所述,仍然有可能励磁整个带或组。
在优选实施例中,规定第一或第二耦合板段通过连接装置彼此相邻地机械连接。连接装置可以是以下形式:
-该区域中结构的弱化以及刚度的相关降低
-填充材料具有比耦合板段更低的弹性模量。
因此,至少在这里考虑的频率范围内,耦合板段能够彼此独立地移动。
连接装置可以由环氧树脂、硅树脂或另一种塑料材料组成。这些材料在频率范围内实现耦合板段的机械去耦。
一个目的是机械去耦。另一个目的是在制造期间在耦合板段之间实现足够强的保持。
通过连接装置,实现了耦合板的光滑表面,DUT可以施加到所述光滑表面,优选地粘结到所述光滑表面。特别地,此处可以使用容易可逆的粘合剂,其可以从DUT上移除而不会留下残留物并且不会造成损坏,从而允许进一步使用DUT以及励磁器。
此处应该强调的是,与这里描述的励磁器元件相关的是DUT和励磁器元件之间的机械耦合,而非声学耦合,这对应于压电复合材料的实际目的。
为了不仅确保DUT与耦合板的更好连接,而且为了产生形式为自由双质量振荡器的振动系统,励磁器在其第一接触表面处连接至配重。因此,一个面上的耦合板元件充当振动系统的质量,而另一面上的配重充当振动系统的第二质量。
为了进一步配置和制造单个双质量振荡器以形成双质量振荡器阵列,将配重设置为配重板的形式,其构造为对应于耦合板的配重段,其中配重板的厚度可以不同于耦合板的厚度。还可以设想,DUT也固定在第一面。
在另一个实施例中,规定励磁器元件固定在第二振动励磁器上。此第二振动励磁器可以是例如现有技术中已知的电动式振动励磁器(例如申请人的SE-16)。因此,可以通过第二振动励磁器覆盖第二振动励磁器能够工作的低频率范围,并且通过根据本发明的励磁器元件覆盖高于第二振动励磁器的可靠工作范围的更高频率。
根据本发明的目的还通过一种用于生产励磁器元件的方法来实现。耦合板在与耦合板段相对应的距离和方向处,从其第二或第一面开始设置有凹槽。然而,凹槽并没有到达相应的另一个第二或第一面,而是仅到达距相对的第一或第二面的一段距离处。然后用连接装置填充凹槽。为了分离耦合板元件,移除分别位于相对的第一或第二面上的耦合板,直到到达凹槽为止。
耦合板可以例如通过粘合剂粘合连接到励磁器。这种连接是这样实现的,即多个励磁器元件,特别是一个或多个压电段,位于耦合板段的对面。因此,多个励磁器元件负责在耦合板元件的区域中励磁DUT,或者负责在相应的耦合板元件的区域中检测DUT的动作。
为了产生振动系统,规定励磁器连接到配重板,并且配重板以耦合板的方式构造。因此,形成了具有隔板尺寸的单个小型双质量振荡器,其根据本发明可单独激活,从而可以产生DUT的多种运动形式,例如平移运动和/或旋转运动,特别是倾斜运动和/或波状运动。
特别地,如果例如在相反的方向上激活相邻的隔板,则可以产生围绕位于平面内方向的旋转轴的旋转运动。
附图说明
下面将通过示例性实施例更详细地解释本发明。附图中
图0.1示出了申请人的振动励磁器SE-16,
图0.2示出了基于压电的振动励磁器,其为本申请人的振动控制系统VCS401-piezo的一部分,
图1示出了不同结构形式的标准压电振荡器及其振动行为,
图2示出了根据本发明的测量或校准组件的基本设置,
图3是压电复合材料的透视图和横截面图,
图4示出了压电复合材料的透视图的放大细节,
图5示出了具有接触条的压电复合材料,
图6是压电复合材料的透视图,所述压电复合材料上布置有DUT,
图7示出了图6的压电复合材料的横截面,所述压电复合材料上布置有DUT和用于平移励磁的外加电压,
图8示出了图6的压电复合材料的横截面,所述压电复合材料上布置有DUT和用于旋转励磁的外加电压,
图9是压电复合材料的透视图,所述压电复合材料具有条形的耦合板和布置在其第二面上的DUT,
图10是压电复合材料的侧视图,所述压电复合材料在y方向设置有接触条,在y方向上的第二面上设置有接触条,
图11是压电复合材料的平面图,所述压电复合材料在x方向的第二面上设置有接触条,
图12是压电复合材料的平面图,所述压电复合材料在y方向的第一面上设置有接触条,
图13是压电复合材料的平面图,所述压电复合材料在结构化的配重板的y方向上和第一面上设置有接触条,
图14是压电复合材料的平面图,所述压电复合材料在x方向上的第二面上设置有接触条和结构化的质量板,
图15是在第二面上设置有DUT的励磁器元件的平面图,
图16是穿过压电复合材料的横截面,所述压电复合材料设置有结构化的质量板、结构化的配重板以及DUT,和
图17是根据图16的压电复合材料的透视图。
具体实施方式
图2示出了测量和校准组件2上的DUT 3的基本设置。将待测试的DUT(被测设备=DUT)3布置在振荡器4上,从而设置为在垂直或“平面外”方向5上的机械运动中。振荡器4连接到配重6,所述配重6可以弹性地或固定地连接到配重7。
这种DUT 3由一个或多个MEMS形式的运动元件8和控制电子器件组成,所述运动元件8可以是传感器或致动器的形式,所述控制电子器件布置在支撑件9上(以印刷电路板(PCB)或芯片的形式)。传感器可以是例如惯性传感器(加速度和旋转传感器),致动器可以是例如光学致动器(例如反射镜致动器)、流体致动器(例如阀或泵)或声学致动器(例如声源)。
此微系统布置在励磁器元件4上,其由MEMS形式的运动元件8和PCB形式的支撑件9组成。励磁器元件根据现有技术配置为振荡器,其能够将微系统3设置为平移振动中的DUT,随后测量DUT 3对振动的响应。使用这种设置来测量DUT 3的动作是未知的(即当DUT 3包含作为移动元件8的致动器时)。
本发明的基本思想是将根据图3和图4的压电复合材料12用作根据图2的励磁器元件4中的励磁器,用于产生或测量机械运动,所述压电复合材料12本身是已知的,并且其具有第一面15、与第一面15间隔开厚度d的第二面16,并且具有在第一面15和第二面16之间延伸的杆状的压电元件13。
如图5所示,压电复合材料12在其第一面15上设置有第一分段接触表面17,在其第二面16上设置有第二分段接触表面18,其中接触表面17和18是分段可激活的,并且通过由触点31形成的介面彼此分开,如图10至图12所示。
将两个接触表面17和18分割成条形,分别分成第一接触表面17的接触条19和第二接触表面18的接触条20,其中每个接触条19和20优选但不必须具有相同的宽度。
接触条19和20的定向有两种可能。
如图6所示,设置有接触表面17和18的压电元件13可以配备有DUT 3,优选为具有MEMS的PCB。在实例中,DUT 3包含四个MEMS 21,它们排列在PCB 22上。
两个接触表面17和18的接触条19和20可以在水平方向上具有相同的定向,即在x或y方向上。
图7示出,通过向第一接触表面17施加相等的电压和向第二接触表面18施加具有不同极化的电压,可以产生平移运动23。
图8示出,通过向第一接触表面17施加不同的电压以及向第二接触表面18施加具有不同极化的不同电压,可以产生旋转运动24。
如图9所示,作为励磁器的实施例的压电复合材料12在第二接触表面18上方设置有分段的耦合板25。
此分段的耦合板25构成了DUT 3的保持器。
将耦合板25分割成条形的第一耦合板段26,使得它们的宽度和方向对应于第二接触表面18的接触条20,并且第一耦合板段26在y方向上定向并且在垂直z方向上位于第二接触表面18的接触条20的上方。
压电复合材料12在其第一面处连接到配重27。
如图10至图12所示,在另一个实施例中,第一接触表面17上的接触条19可以具有在第一水平方向上的定向,即x方向,并且在第二接触表面18上可以具有位于与第一水平方向正交的第二方向上的方向,即y方向。在附图中,仅示意性地示出了触点31。通常,所有的接触条19和20都设置有触点31。接触条的倾斜形式或环形或其它形式未示出,但也是可能的。
因此,通过施加电压,接触条19和20的交叉区域中的压电元件13可以分别有目的地被励磁或测量,类似于图7和图8中的电压施加。
可以将耦合板25另外分割成在x方向上延伸的条,以形成正方形的第二耦合板段28,而当第一和第二接触表面17和18的接触条19和20彼此正交定向时,从垂直z方向上的投影看,正方形的第二耦合板段28在垂直z方向上位于第一和第二接触表面17和18的接触条19和20的切割表面的上方。
第一或第二耦合板段26、28通过连接装置彼此相邻地机械连接,其中连接装置的弹性模量低于耦合板段的弹性模量。连接装置可以由环氧树脂或硅树脂组成。此外,通过相应的塑形,也可以实现去耦合,例如通过窄网,如图9中的附图标记26所示。
如图13和图17所示,配重27是分段的配重板29的形式,所述配重板29构造为对应于耦合板25的配重段30。
通过耦合板25和/或配重板29在对应于耦合板段26或配重元件30的距离和方向处,从其第一面或第二面设置凹槽来实现。然而,其中凹槽没有延伸到相应的另一个第二面或第一面,而仅延伸到距离相对的第一面或第二面的一定距离,凹槽由连接装置填充,并且移除分别位于相对的第一侧或第二侧上的耦合板25或配重板29,直到到达凹槽为止。
附图标记
0.1 振动励磁器
0.2 壳体
0.3 基板
0.4 振荡器
0.5 配重
0.6DUT保持器
1 压电振荡器
1a 压电振动板
2 测量或校准组件
3微系统,DUT
4励磁元件,振荡器
5“平面外”方向
6 配重
7 基本质量
8移动元件,MEMS
9支撑件,PCB
10“平面内”运动
11 运动轴线
12 压电复合材料
13 压电元件
14 矩阵
15 第一面
16 第二面
17第一面上的第一分段接触表面
18第二面上的第二分段接触表面
19 第一接触表面的接触条
20 第二接触表面的接触条
21
22PCB
23 平移运动
24 旋转运动
25 分段的耦合板
26 条形的第一耦合板段
27 配重
28 正方形的第二耦合板段
29 分段的配重板
30 配重段
31 触点

Claims (17)

1.一种用于产生机械运动的励磁器元件,其具有励磁器和用于待测试对象的保持器,并且具有用于传输励磁或测量数据的电接口,其特征在于,
-使用一种本身已知的压电振动板(1a)或呈压电复合材料(12)形式的压电振荡器(1),所述压电复合材料(12)具有横向于板厚度(d)的方向设置的第一面(15)、与第一面间隔开板厚度并且平行于第一面放置的第二面,并且在第一面和第二面之间具有压电元件,
-励磁器在其第一面(15)上设置有第一接触表面(17)并且在其第二面(16)上设置有第二接触表面(18),其中接触表面(17、18)是可激活的,
-励磁器配置为将待测试对象(3)保持在其第二面(16)上。
2.根据权利要求1所述的励磁器元件,其特征在于,将本身已知的板状的压电复合材料(12)用作为励磁器,压电复合材料(12)具有横向于板厚度(d)的方向设置的第一面(15)、与第一面(15)间隔开板厚度(d)并且平行于第一面(15)的第二面(16),并且具有在第一面(15)和第二面(16)之间延伸的杆状的压电元件(13),并且将励磁器细分为多个压电元件(13)的段,所述段配置为可单独励磁。
3.根据权利要求2所述的励磁器元件,其特征在于,励磁器在其第一面(15)上设置有第一分段接触表面(17),在其第二面(16)上设置有第二分段接触表面(18),其中接触表面(17、18)是分段可激活的,并且通过介面彼此分开。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,两个接触表面(17、18)以条形分段,其中每个接触条(19、20)具有相同的宽度。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,两个接触表面(17、18)的接触条(19、20)在水平方向,即在x或y方向具有相同的定向。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,第一接触表面(17)上的接触条(19)具有在第一水平方向上的定向,即x方向,并且第二接触表面(18)上的接触条(20)具有位于与第一水平方向正交的第二方向上的定向,即y方向。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,励磁器在第二接触表面(17)的上方设置有分段的耦合板(25)。
8.根据权利要求7所述的励磁器元件,其特征在于,将耦合板(25)分割成条形的第一耦合板段(26),使得其宽度和方向对应于第二接触表面(18)的接触条(20),并且第一耦合板段在y方向上定向并且在垂直z方向上位于第二接触表面(18)的接触条(20)的上方。
9.根据权利要求8所述的励磁器元件,其特征在于,将耦合板(25)另外分割成在x方向上延伸的条,以形成正方形的第二耦合板段(28),而当第一和第二接触表面(17、18)的接触条(19、20)彼此正交定向时,从垂直z方向上的投影看,正方形的第二耦合板段(28)在垂直z方向上位于第一和第二接触表面(17、18)的接触条(19、20)的切割表面的上方。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,第一耦合板段(26)或第二耦合板段(28)通过连接装置彼此相邻地机械连接,其中连接装置的弹性模量小于耦合板段(26、28)的弹性模量。
11.根据权利要求10所述的励磁器元件,其特征在于,连接装置由环氧树脂、硅树脂或另一种塑料材料组成。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,励磁器在其第一面(15)处连接至配重(6)。
13.根据权利要求12所述的励磁器元件,其特征在于,配重(6、27)是配重板(29)的形式,其构造为对应于耦合板(25)的配重段(30)。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的励磁器元件,其特征在于,励磁器元件固定至第二振动励磁器(0.1)。
15.一种用于生产根据权利要求1至16中任一项所述的励磁器元件的方法,其特征在于,耦合板(25)在与耦合板段(26、28)相对应的距离和方向上,从其第二面(16)或第一面(15)设置有凹槽,然而,其中凹槽没有延伸到相应的另一个第二面(16)或第一面(15),而是仅延伸到距离相对的第一面(15)或第二面(16)的一定距离,凹槽由连接装置填充,并且移除分别位于相对的第一面(15)或第二面(16)上的耦合板(25),直到到达凹槽为止。
16.根据权利要求15所述的方法,其特征在于,耦合板(25)连接到励磁器,使得多个励磁器元件(13)位于耦合板段(26、28)的对面。
17.根据权利要求17至18中任一项所述的方法,励磁器连接至配重板(29),并且配重板(29)以耦合板(25)的方式构造。
CN202180066583.6A 2020-09-28 2021-09-28 励磁器元件 Pending CN116326254A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP20198602.3 2020-09-28
EP20198602 2020-09-28
PCT/EP2021/076615 WO2022064057A1 (de) 2020-09-28 2021-09-28 Erregungselement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116326254A true CN116326254A (zh) 2023-06-23

Family

ID=72752689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202180066583.6A Pending CN116326254A (zh) 2020-09-28 2021-09-28 励磁器元件

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20230403940A1 (zh)
EP (1) EP4217121A1 (zh)
JP (1) JP2023543012A (zh)
KR (1) KR20230107550A (zh)
CN (1) CN116326254A (zh)
WO (1) WO2022064057A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022131394A1 (de) 2022-11-28 2024-05-29 Pi Ceramic Gmbh Aktuatorvorrichtung

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015200164A1 (de) * 2015-01-08 2016-07-14 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Prüfen eines Inertialsensors
US11877517B2 (en) * 2019-03-05 2024-01-16 North Carolina State University Flexible piezo-composite sensors and transducers
CN113366526B (zh) * 2019-03-18 2024-01-30 株式会社村田制作所 压电器件

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230107550A (ko) 2023-07-17
WO2022064057A1 (de) 2022-03-31
US20230403940A1 (en) 2023-12-14
EP4217121A1 (de) 2023-08-02
JP2023543012A (ja) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100933536B1 (ko) 미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및 미소 구조체의 검사 프로그램을 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체
KR20080069912A (ko) 모션 센서, 가속도계, 경사 센서, 압력 센서, 및 촉각컨트롤러
JP4573794B2 (ja) プローブカードおよび微小構造体の検査装置
US6595058B2 (en) Method and apparatus for determining dynamic response of microstructure by using pulsed broad bandwidth ultrasonic transducer as BAW hammer
US11448619B2 (en) Substance detecting element
KR20060046415A (ko) 미소 구조체의 검사 장치, 미소 구조체의 검사 방법 및미소 구조체의 검사 프로그램
JP2010112888A (ja) 検出センサ
CN116326254A (zh) 励磁器元件
JP2009204584A (ja) 化学センサデバイス、及びそれを備えた物質計測装置
Emadi et al. Design and Fabrication of a Novel MEMS Capacitive Transducer With Multiple Moving Membrane, ${\rm M}^{3} $-CMUT
CN101287977A (zh) 振动梁传感器中的或者涉及振动梁传感器的改进
CN103697875A (zh) 管脚式压电固体波动模态匹配陀螺
US6546800B1 (en) Acceleration sensor element, acceleration sensor, and method of manufacturing the same
US9753057B2 (en) Acceleration sensor
KR20120121564A (ko) 관성센서
KR20020005417A (ko) 센서
JP2022089789A (ja) 内蔵型試験アクチュエータを有するmems振動ビーム加速度計
JP2002071705A (ja) 圧電素子を用いた加速度・角速度センサ
JP2002267451A (ja) 角速度センサ
KR102471291B1 (ko) 물질 검출 소자
JP2019087981A (ja) 振動子群の製造方法及び発振器の製造方法
JP4822846B2 (ja) 微小構造体の検査装置、微小構造体の検査方法および微小構造体の検査プログラム
Cetin Design and verification of diamond based capacitive micromachined ultrasonic transducer
WO2024088540A1 (en) Gas type compensation for mems device
KR100631218B1 (ko) 병진형 mems 자이로스코프

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination